저온기 펄라이트 자루재배시 배지의 최적 온도조절 방법 구명
Appropriate Substrate Temperature Control in
Winter Perlite Bag Culture
심상연1․이수연1․이상우1․서명훈1․임재욱1․김순재1․김영식2* 1
경기도농업기술원, 2상명대학교
Sang Youn Sim1, Su Yeon Lee1, Sang Woo Lee1, Myeong Whoon Seo1, Jae Wook Lim1, Soon Jae Kim1, and Young Shik Kim2*
1GyeongGi-Do Agricultural Research & Extension Services, Hwasung-si 445-300, Korea 2
Sangmyung University, San 98-20 Anso-dong Cheonan Choongnam 330-720, Korea
서 론
근권온도는 작물생육에 매우 중요한 인자이다. 온도가 너무 높거나 낮으면 광합성이나 광합성산물의 partitioning(Gosselin et al., 1984), 물과 영양(Kuiper, 1964; Cornillon, 1977; Passioura, 1988) 및 전체적인 생육(Cooper, 1973; Shishido et al., 1979) 등에 나쁜 영향을 미친다. 10L 크기의 펄라이트 배지를 함유한 용기에서 파프리카를 대상으로, 12℃에서 20℃ 로 근권온도를 높이면 도관액의 이동속도가 250% 빨라지므로 20℃까지는 근권온도가 높을 수록 생육에 좋다(Kafkafi, 2001). 근권온도가 낮으면 질산염, 인산염 및 칼륨의 체내 이동 속도가 떨어진다(Kafkafi, 2001). 고형배지경은 그 특성상 배지의 온도 변화가 크다. 수경재 배에서는 근권온도가 용기의 특성에 따라 다를 수 있는데(Fretz, 1971; Verma, 1979; Ingram, 1981), 배지를 감싼 용기의 용적이 작을수록 온도변화가 클 수 있다(Giuffrida, 2001). 이와 같은 이유로 토마토 펄라이트 자루재배에서 근권온도를 높이는 것이 생육에 좋 은 것을 알 수 있는데, 가온시각 및 기온기간 또한 식물생육과 경제성을 고려할 때 매우 중요하게 고려되어야 할 인자이다. 오이의 경우 일출 전에 가온을 일찍 하는 것이 생육에 좋았다(권준국, 2004). 이는 작물은 일출과 더불어 광합성을 시작할 수 있지만, 시설 내 온 도가 광합성 속도의 장해가 될 정도로 낮은 상태에 있기 때문이다. 한편으로는 야간에 호 흡속도를 줄이기 위해 생육에 지장을 초래하지 않는 범위에서 저온관리를 한다(Choi et al., 2001). 특히 기온보다는 지온의 상승속도가 느리기 때문에 적극적으로 지온관리를 하는 것 이 좋다(Heuvelink, 1989). 본 연구에서는 토마토 펄라이트 자루재배에서 저온기 가온 방법을 달리함으로써 효율적 이고 경제적인 방법을 찾고자 수행되었다.
재료 및 방법
본 연구는 2005년 10월 27일부터 경기도농업기술원 한국형 유리온실과 실험실에서 수행 되었다. 공시품종인 대과용 토마토 630(SAKATA, Japan)을 2005년 10월 27일 50공 공정육묘 판에 파종하였다. 육묘는 양지붕 유리 온실 내에서 자체 개발한 분사 형 육묘 시스템 을 이용했으며, 1일 1회(오전 11:30) 관수 하였다. 2005년 12월 22일 본엽이 6매 일 때 정식 하고, 5단 적심 외대 가꾸기로 재배하였다. 작물은 펄라이트 자루재배법으로 실험하였다. 스티로폼 판에 비닐과 온수관을 깐 후, 자루(W 340 * L 1,200 * H 150mm, 용량 40L)를 놓았다. 정식 전날 포수한 후, 정식 직전 배액 구를 뚫은 다음, 펄라이트 자루 당 3개의 구 멍을 내고 한 구멍마다 2그루씩 정식 하였다. 배액구는 자루의 한쪽 면에만 그루와 그루 사이의 정중앙에 바닥에서 3cm 높이에 5cm 길이로 만들었다. 재식간격은 40cm로 하였다. 줄 간 간격은 2m였다. 2005년 12월 26일부터 처리를 시작했다. 처리는 자루의 경제적 온도조절 방법을 구명하 기 위해서 최저 근권 온도를 15℃로 고정하는 처리구(15), 13℃로 유지하다가 일출 1시간 전부터 일출 1시간 후까지 2시간동안은 온도를 15℃로 올렸다가 그 이후에는 13℃로 유지 하는 처리구(13-1), 13℃로 유지하다가 일출 2시간 전부터 일출 2시간 후까지 4시간동안은 온도를 15℃로 올렸다가 그 이후에는 13℃로 유지하는 처리구(13-2) 및 온도 제어를 하지 않는 무처리의 4 가지였다. 처리당 4개의 자루를 사용했다. 기온은 최저온도를 12℃로 설정 했다. 가온은 길이 5cm 크기의 pt100 센서를 사용해 실험구 정중앙에 위치한 배지에서 수직으 로 정가운데의 온도를 측정하고 온도가 처리에 따라 설정온도 아래로 떨어졌을 경우 40℃ 온수를 펄라이트 자루 아래에 네 줄로 설치해 놓은 엑셀관을 통해 순환시켜 조절하였다. 온수관 입구쪽과 반대쪽에서 5, 6번째 식물 사이에, 배지 상단으로부터 5cm와 10cm의 깊이 에 지름 5cm 크기의 온도센서(thermistor, AUTOMATA)를 꽂고 CR10X로 온도 자료를 수 집했다. 사용 배양액은 토마토용 Yamazaki 배양액이었으며, 공급 시 pH 6.0, EC 1.2 이였다. 그 리고 작물의 생육단계에 따라 2006년 1월 12일 EC 1.4, 2006년 2월 27일 1.8로 EC를 점차 높여서 급액하였다. 배양액의 공급은 자동 공급 장치(Agronic 4000, Spain)를 이용하였다. 관수는 타이머법으로 7시, 10시, 12시, 2시, 4시에 관수하였다. 이후로는 배액율 10% 선에서 관수 시간을 조절하였다. 측지는 5cm 이상에서 제거했다. 수확이 종료된 화방 이하의 하엽 은 수확종료시 제거하였다. 2006년 1월 3일부터 매주 월, 수, 금에 착과제로 토마토 톤을 살포했다. 수확은 2006년 3월 6일부터 토마토가 90%정도 착색 되었을 때 처리별, 그루별, 화방별로 수확하여 100g이하(소과), 100g~200g, 200~300g, 300g~400g, 400g이상의 중량, 기 형과(배꼽, 창문), 당도 등을 조사하였다. 최종 생육조사는 2006년 5월 17일 처리별로 10주 씩 생체중, 초장, 엽장, 엽폭, 경경, 마디수 등을 측정하였다.
결과 및 고찰
실험 기간 중에서 대표적으로 가장 혹한기에 해당되었던 1월 5일 ～1월 8일 및 2월 2일 ～2월 5일의 배지 표면으로부터 5cm 및 10cm 깊이의 온도변화를 나타냈다. 전체적으로 시 설 내 기온은 설정온도인 12℃ 이하로 내려가지 않아 양호하게 제어됐음을 알 수 있었다.배지온도의 제어는 Pt100을 자루의 한가운데에 설치하여 행했는데, 자루의 높이가 15cm인 데 반해 센서의 길이가 5cm였기 때문에 측정 부위인 표면으로부터 5cm 및 10cm의 부위의 온도는 제어온도와 약간 다르게 나타났다. 또한, 아무리 정확하게 측정센서와 제어센서를 설치했더라도 약간의 위치 차이로 인해 온도의 편차가 약간 감지되었다. 배지온도 처리간에는 무가온 처리구의 배지 온도가 실험기간 내내 가장 낮아 야간온도의 효과가 주간에 까지 미침을 알 수 있었다. 1월 5일 ～1월 8일 기간 중의 배지온도에서, 일 중 최고온도를 보이는 처리구는 예상외로 13-2였다. 이는 15℃ 처리구에서는 야간에 계속 배지 하부의 난방관에 온수가 순환되는 반면, 13℃ 처리구에서는 일출 전 1 혹은 2시간 전 부터 높게 가온되는 바람에 상대적으로 더운 온수가 배지 하부에 정체되어 늦게 까지 정체 된 온수의 효과 때문에 온도가 올라간 것으로 추정된다. 이것은 10cm의 온도가 5cm의 온 도에 비해 더 차이가 큰 것으로 증명된다. 즉, 온수의 정체효과가 하부로 갈수록 강하게 작 용했기 때문이다. 정체된 온수효과가 끝나는 오전 8시경부터 13℃ 처리구에서 근온이 강하 하기 시작했으며, 일중 기온의 상승에 따라 15℃나 무가온 처리구와 동일한 양상을 보였다. 일중 온도변화를 보면, 배지온도는 5cm 위치보다는 10cm 위치에서 최저온도가 높고 최 고온도는 낮은 경향을 보였으나, 13-2 처리구에서는 최고온도 차이가 크지 않았다. 시설 내 대기온도가 12℃ 이상이었기 때문에 처리간 온도 차이는 크지 않았다(Fig. 1, 2, 3, 4).
Fig. 1. Substrate temperature in the depth of 5cm according to different substrate temperature (Jan, 5 ～Jan, 8). 15℃: 15℃ constant in substrate temperature, 13-1: 13℃ but 15℃ for 2 hours from one hour before sunrise, 13-2: 13℃ but 15℃ for 4 hours from two hours before sunrise, Control: uncontrolled.
Fig. 2. Substrate temperature in the depth of 10cm according to different substrate temperature (Jan, 5 ～Jan, 8). 15℃: 15℃ constant in substrate temperature, 13-1: 13℃ but 15℃ for 2 hours from one hour before sunrise, 13-2: 13℃ but 15℃ for 4 hours from two hours before sunrise, Control: uncontrolled.
Fig. 3. Substrate temperature in the depth of 5cm according to different substrate temperature (Feb, 2 ～Feb, 5). 15℃: 15℃ constant in substrate temperature, 13-1: 13℃ but 15℃ for 2 hours from one hour before sunrise, 13-2: 13℃ but 15℃ for 4 hours from two hours before sunrise, Control: uncontrolled.
Fig. 4. Substrate temperature in the depth of 10cm according to different substrate temperature (Feb, 2 ～Feb, 5). 15℃: 15℃ constant in substrate temperature, 13-1: 13℃ but 15℃ for 2 hours from one hour before sunrise, 13-2: 13℃ but 15℃ for 4 hours from two hours before sunrise, Control: uncontrolled.
근권온도 처리별 토마토 최종 생육을 비교한 결과, 처리간 차이가 인정되지 않았다. 최종 생육조사는 2006년 5월 17일 실시됐는데, 5단 적심했기 때문에 차이가 없었던 것으로 추정 된다(Table 1).
Table 1. The growth characteristics in different substrate temperatures Treatmentz Plant height (cm) Leaf length (cm) Leaf width (cm) Stem diameter (mm) Nodes (nodes/plant) Fresh weight (g/plant) 15℃ 176.9 51.9 51.7 12.1 21.6 742.6 13-1 180.2 51.8 51.5 11.8 21.4 681.3 13-2 177.4 51.2 48.8 12.5 21.3 713.6 Control 178.2 50.9 51.7 12.5 21.8 742.6
z 15℃: 15℃ constant in substrate temperature
13-1: 13℃ but 15℃ for 2 hours from one hour before sunrise 13-2: 13℃ but 15℃ for 4 hours from two hours before sunrise Control: uncontrolled
근권온도 처리별 토마토 수확량을 비교한 결과, 가온처리구에서 무처리구에 비해 수확량 이 많았으나, 가온 처리구간에는 유의차가 없었다. 당도는 처리간 차이가 인정되지 않았다 (Table 2). 수확은 2006년 3월 6일부터 행해졌는데, 13℃로 가온하되 일출 전후로 15℃로 상승시키는 것과 15℃로 가온하는 것은 큰 차이가 없으므로, 연료비를 절감하는 방안의 한 가지로 시간에 따라 가온 설정을 달리하는 것이 좋은 것으로 나타났다.
Table 2. Tomato yield in different substrate temperatures Treatmentz Total yield
(kg/Plant) Marketable yield (kg/Plant) Malformed fruit (kg/Plant) Small fruit <100g (kg/Plant) Brix (oBx) Index (%) 15℃ 3.286 ay 3.164 a 0.028 0.093 4.7 96.3 13-1 3.249 a 3.075 a 0.021 0.104 4.4 96.2 13-2 3.230 a 3.119 a 0.044 0.111 4.6 95.2 Control 2.882 b 2.742 b 0.008 0.132 4.9 95.1
z 15℃: 15℃ constant in substrate temperature
13-1: 13℃ but 15℃ for 2 hours from one hour before sunrise 13-2: 13℃ but 15℃ for 4 hours from two hours before sunrise Control: uncontrolled
y Mean separation within columns by Duncan's multiple range test at P=0.05
요약 및 결론
토마토 펄라이트 자루재배에서 저온기 근권 가온 방법을 달리함으로써 효율적이고 경제적 인 방법을 찾기 위하여, 최저 근권 온도를 15℃로 고정하는 처리구(15), 13℃로 유지하다가 일출 1시간 전부터 일출 1시간 후까지 2시간동안은 온도를 15℃로 올렸다가 그 이후에는 13℃로 유지하는 처리구(13-1), 13℃로 유지하다가 일출 2시간 전부터 일출 2시간 후까지 4 시간동안은 온도를 15℃로 올렸다가 그 이후에는 13℃로 유지하는 처리구(13-2) 및 온도 제어를 하지 않는 무처리의 4 가지처리를 두고 토마토 펄라이트 자루재배를 하였다. 일중 온도변화를 보면, 배지온도는 5cm 위치보다는 10cm 위치에서 최저온도가 높고 최고온도는 낮은 경향을 보였으나, 13-2 처리구에서는 최고온도 차이가 크지 않았다. 시설 내 대기온도 가 12℃ 이상이었기 때문에 처리간 온도 차이는 크지 않았다. 근권온도 처리별 토마토 최 종 생육을 비교한 결과, 처리간 차이가 인정되지 않았다. 토마토 수확량을 비교한 결과, 가 온처리구에서 무처리구에 비해 수확량이 많았으나, 가온 처리구간에는 유의차가 없었다. 당 도는 처리간 차이가 인정되지 않았다. 수확은 2006년 3월 6일부터 행해졌는데, 13℃로 가온 하되 일출 전후로 15℃로 상승시키는 것과 15℃로 가온하는 것은 큰 차이가 없었다. 이상의 결과에서, 연료비를 절감하는 방안의 한 가지로 시간에 따라 가온 설정을 달리하 는 것이 좋은 것으로 나타났다.사 사
이 논문은 농림기술개발사업 연구비에 의하여 연구되었음.
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